Metodologia para Sistemas de Dados Distribuídos

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INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
UNIVERSIDAD VIRTUAL 
CAMPUS HIDALGO 
<}itY] 
i:l,b ,OH.CA 
METODOLOGIA PARA LA CONSTRUCCION DE 
SISTEMAS DE DATOS DISTRIBUIDOS 
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS DE LA 
COMPUTACIÓN 
PRESENTA 
ENRIQUE ROMERO GUEVARA 
JURADO: DR. ROBERTO GÓMEZ CÁRDENAS: 
MTRO. RALF EDER LANGE: 
PRESIDENTE 
SECRETARIO 
DR. JUAN FRANCISCO CORONA BURGUEÑO: ASESOR Y SINODAL 
MAYO, 1998 
INDICE DE CONTENIDO 
INDICE DE FIGURAS 
INDICE DE TABLAS 
PREFACIO 
1 SISTEMAS DE DATOS DISTRIBUIDOS 
1.1 MODELO BÁSICO DEL AMBIENTE DE UN SISTEMA PDD 
1.2 TIPOS DE AMBIENTE EN LOS SISTEMAS PDD 
1.3 TERMINOLOGÍA DE LOS SISTEMAS PDD 
1.3.1 Datos e Información 
1.3.2 Transmisión de Datos y Comunicación de Datos 
1.3.3 Comunicación de Datos y Comunicación sin Voz 
1.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS PDD 
1.5 VENTAJAS DE UN SISTEMA PDD 
1.6 DESVENTAJAS DE UN SISTEMA PDD 
1.7 APLICACIONES PRÁCTICAS DE SISTEMAS PDD 
2. NODO DE UN SISTEMA PDD 
2.1 EQUIPO 
.. 
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35 
37 
37 
2.2 CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO 
2.3 ASPECTOS DE UN BUEN SERVIDOR 
2.4 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE 
3. TRANSMISIÓN DE DATOS SOBRE UN ENLACE 
3.1 CIRCUITO DE TRANSMISIÓN - ENLACE DE DATOS O 
CANAL DE DATOS 
3.2 CONFIGURACIONES DEL CIRCUITO DE TRANSMISIÓN O 
CANAL DE DATOS 
3.3 CONTROL DE LA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN 
3.4 ANCHO DE BANDA DEL CANAL 
3.4.1 Ley de Shannon-Hartley 
3.4.2 Conectividad con amplio ancho de banda 
3.5 MODOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS 
3.6 TRANSMISIÓN EN SERIE Y PARALELA 
3.7.1 Transmisión asíncrona 
3.7.2 Transmisión síncrona 
3.8 TASAS DE TRANSMISION DE DATOS 
3.8.1 Tasa de modulación 
3.8.2 Tasa de señalización 
3.9 MEDIOS DE TRANSMISION 
3.9.1 Par trenzado 
3.9.2 Cable coaxial 
3.9.3 Fibras ópticas 
3.9.4 Radio. microondas y luz infrarroja 
3.1 O MODULACION 
3.11 MUL TIPLEXAJE 
3.12 INTERFASES Y PROTOCOLOS 
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3 
3.12.1 Interfase 
3.12.2 Protocolo 
3.12.3 Diferencia entre interfase y protocolo 
3.12.4 Equipo terminal de datos (Data terminal Equipment DTE)/ 
Equipo Terminador de Circuito de datos ( Data 
Circuit-terminating Equipment DCE) 
3.12.5 Los cinco elementos de un protocolo 
3.12.6 Modelo de referencia de siete niveles 
3.13 PROTOCOLOS DE NIVELES INFERIORES 
3.13.1 Protocolo de nivel físico 
3.13.2 Protocolos de nivel de enlace 
3.13.3 Protocolos de nivel de red 
3.14 PROTOCOLOS SÍNCRONOS 
3.15 SELECCIÓN DE ARQUITECTURA 
.1 ,-:,::::,_]i::S Oc CCMFUTO 
4.1 COMPONENTES BÁSICOS DE UNA RED 
4.2 CLASIFICACIÓN DE REDES 
4.2.1 Redes de área local 
4.2.2 Redes de área metropolitana 
4.2.3 Redes de cobertura amplia 
4.3 TOPOLOGÍAS DE REDES 
4.3.1 Topología en estrella 
4.3.2 Topología en bus 
4.3.3 Topología en anillo 
4.3.4 Topología en malla 
4.3.5 Topología en árbol 
4.3.6 Topología Celular 
4.3.7 Topología Híbrida 
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4 
4.4 CONTROL DEL TRÁFICO Y LA RED 
4.4.1 técnicas de control de tráfico 
4.4.2 métodos de ruteo en la red 
4.5 ARQUITECTURA DE REDES 
4.5.1 Enfoque por niveles 
4.5.2 Servicios y protocolos 
4.6 PROTOCOLOS ORIENTADOS Y NO ORIENTADOS 
A LA CONEXIÓN 
4. 7 PROTOCOLOS RUTEABLES 
4.8 ESTÁNDARES DE PROTOCOLOS RUTEABLES 
COMUNMENTE UTILIZADOS 
4.9 PROTOCOLOS NO RUTEABLES 
4.1 O ESTÁNDARES DE PROTOCOLOS NO RUTEABLES 
COMUNMENTE UTILIZADOS 
4.11 CONEXIÓN ENTRE REDES 
4.11.1 Interfase entre redes 
4.11.2 Conexión LAN a LAN 
4.11.3 Conexión LAN a WAN 
4.11.4 Conexión WAN a WAN 
5. FACILIDADES DE TRANSMISIÓN 
5.1 CLASIFICACIÓN DE FACILIDADES 
5.1.1 Líneas públicas 
5.1.2 Líneas privadas 
5.1.2.1 CIRCUITOS VIRTUALES 
5.1.2.2 CIRCUITOS VIRTUALES PERMANENTES 
5.1.2.3 ENSAMBLADO Y DESENSAMBLADO DE PAQUETES 
5.1.3 Líneas analógicas 
5.1.4 Líneas digitales 
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5 
5.2 TIPOS DE PORTADORAS 
5.2.1 Portadoras comunes 
5.2.2 Portadoras especializadas 
5.2.3 Portadoras de valor agregado 
5.2.4 Portadoras internacionales 
5.3 FACILIDADES ANALÓGICAS 
5.4 PORTADORAS DIGITALES 
5.4.1 Facilidades T1, T2, T3 y T4 
5.4.2 Servicios satelitales 
5.4.3 ISDN 
6. EQUIPO PARA UN SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES 
6.1 ELEMENTOS PARA LA CONEXIÓN A RED 
6.1. 1 Módems 
6.1.1.1 TASA DE TRANSMISIÓN 
6.1.2 Procesadores de comunicaciones 
6.1.2.1 PROCESAMIENTO DELANTERO 
6.1.2.2 CONMUTACIÓN INTELIGENTE 
6.1.2.3 CONCENTRACIÓN 
6.1.2.4 GATEVVAY INTELIGENTE 
6.1.3 Repetidores 
6.1.4 Hubs 
6.1.5 Puentes 
6.1.6 Multiplexores 
6.1.6.1 CLASIFICACIÓN GENERAL 
6.1.7 Conmutadores 
6.1.8 Concentradores 
6.1.9 Conmutador para datos 
6.2 ELEMENTOS PARA LA CONEXIÓN ENTRE REDES 
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6 
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6.2.1 Ruteadores 97 
6.2.2 Bruteadores 97 
6.2.3 Unidades para servicio de canal y unidades para servicio de datos 97 
6.2.3.1 UNIDAD PARA SERVICIO DE CANAL 98 
6.2.3.2 UNIDAD PARA SERVICIO DE DATOS 98 
7. REDES DE ÁREA LOCAL Y DE COBERTURA AMPLIA 99 
7.1 DEFINICIÓN DE RED DE ÁREA LOCAL 99 
7.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS REDES 
DE ÁREA LOCAL 
7.3 CLASIFICACIÓN DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.3.1 redes de área local de banda base 
7.3.2 redes de área local de banda amplia 
7.4 MEDIO DE TRANSMISIÓN Y TOPOLOGÍAS 
7.4.1 Redes Inalámbricas 
7.4.1.1 REQUERIMIENTOS DE REDES INALÁMBRICAS 
7.4.1.2 TECNOLOGÍA PARA REDES INALÁMBRICAS 
7.4.2 Redes de área local rápidas 
7.5 MÉTODOS DE ACCESO A LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.5.1 Interfase de datos para fibra distribuida 
7.6 ESTÁNDARES DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.7 VENTAJAS DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.8 CAPACIDADES DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.9 HARDWARE 
7.1 O ARQUITECTURA 
7.11 SOFTWARE 
7.12 SEGURIDAD EN LAS REDES DE ÁREA LOCAL 
7.12.1 Técnicas de seguridad 
7.13 REDES DE COBERTURA AMPLIA 
100 
100 
100 
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11 O 
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112 
113 
113 
7 
8. SISTEMAS OPERATIVOS DISTRIBUIDOS 
8.1 CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA OPERATIVO DISTRIBUIDO 
8.2 FUNCIONES DE UN SISTEMA OPERATIVO DISTRIBUIDO 
8.3 SERVICIOS DE UN SISTEMA OPERATIVO DISTRIBUIDO 
8.4 TAREAS DE UN SISTEMA OPERATIVO DISTRIBUIDO 
8.5 SISTEMA OPERATIVO DE RED 
8.6CLIENTE/SERVIDOR 
8.6.1 Requerimientos empresariales 
8.6.2 Diferentes alternativas 
8.6.3 Roles de los servidores 
8.6.4 Implicaciones técnicas 
8.6.5 Software 
8.6.5.1 SOFTWARE PARA CLIENTE 
8.6.5.2 SOFTWARE PARA SERVIDOR 
8.6.5.3 MIDDLEWARE 
3.7 SISTEMAS Oº=~ATIVOS DISTRIBUIDOS: AMOEBA, 
MACH, CHORUS Y CLOUDS 
9. METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN 
9.1 CAMBIO DE PRIORIDADES 
9.1.1 La dimensión "ubicación" 
9.1.2 Diferentes estilos de aplicaciones y objetivos 
9.1.3 La importancia de los procesos del negocio 
9.1.4 Medición de objetivos 
9.2 HERRAMIENTAS NECESARIAS PARA EL DISEÑO 
9.3 ESTRUCTURA DE LA METODOLOGÍA 
1 O. ALINEANDO LA TECNOLOGÍA DE INFORMACIÓN CON 
LAS ESTRATEGIAS DEL NEGOCIO 
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10.1 REQUERIMIENTOS PARA LA ALINEACIÓN 144 
10.2 ACTIVIDADES REQUERIDAS EN ESTA ETAPA 145 
10.3 DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES 146 
10.3.1 Análisis de la estrategia del negocio y de sus procesos 146 
10.3.1.1 IDENTIFICACIÓN DE PROCESOS IMPORTANTES 147 
10.3.1.2 IDENTIFICACIÓN DE OPORTUNIDADES TÉCNICAS 147 
10.3.1.3 BENCHMARKING 148 
10.3.1.4 MODELADO DE LA ARQUITECTURA DEL NEGOCIO 148 
10.3.1.5 RE - DISEÑO DE LOS PROCESOSIMPORTANTES 149 
10.3.1.6 MODELADO DE LA ARQUITECTURA DESEADA DEL NEGOCIO 149 
10.3.1.7 FORMALIZACIÓN DE LA ESTRATEGIA DEL NEGOCIO 149 
10.3.2 Necesidades de información y análisis de ubicación 150 
10.3.3 Inclusión de la dimensión "ubicación" en la estructura de información 152 
10.3.4 Análisis FCE (Factores Críticos de Éxito) 153 
10.3.5 Análisis de la cadena de valor 154 
10.3.6 Análisis FDOA (Fortalezas/Debilidades/Oportunidades/Amenazas) 155 
10.3. 7 Agrupamiento de los requerimientos de los sistemas de información 156 
10.3.7.1 AGRUPAMIENTO EN LA MATRIZ ENTIDAD/FUNCIÓN 157 
10.3.7.2 AGRUPAMIENTO EN LA MATRIZ OBJETO/UBICACIÓN 159 
10.3.7.3 DEPENDENCIAS ENTRE AGRUPAMIENTOS 159 
10.3.8 Identificación de sistemas 160 
10.3.9 Planeación de la arquitectura técnica 161 
10.3.10 Implicaciones organizacionales 161 
~ 1. FLAN PARA CREAR LA ARQUITcCTURA TÉCNICA 164 
11.1 ACTIVIDADES PREVIAS A ESTA ETAPA 165 
11.1.1 Requerimientos de desempeño 165 
11.1.2 Modelo de la ubicación 165 
11.1.3 Sistemas y agrupamientos 167 
9 
11 .1.4 Patrones de acceso del usuario 
11.1.5 Oportunidades técnicas 
11.1.6 Alternativas y criterio de evaluación 
11.2 ACTIVIDADES REQUERIDAS EN ESTA ETAPA 
11.2.1 Revisión de los sistemas en diferentes ubicaciones 
11.2.2 Consideraciones técnicas especiales de los sistemas 
11.2.3 Opciones 
11.2.4 Preparación de los diagramas de la arquitectura técnica 
11.2.5 Evaluación de alternativas 
11.3 TÉCNICAS NECESARIAS EN ESTA ETAPA 
11.3.1 Convicción técnica 
11.3.2 Tablas de factores 
11.3.3 Análisis del nivel de como se comparten los datos 
11.3.4 Técnica para el análisis de distribución de James Martín 
11.3.5 Hojas ponderadas de evaluación 
"1 "1.3.6 E·;aluación del cesernpeño de las consultas 
11.3.7 Control total de la seguridad 
11.3.8 Optimización algorítmica 
12. DISEÑO DE LA RED 
12.1 ACTIVIDADES PREVIAS A ESTA ETAPA 
12.1.1 Puntos de partida 
12. 1.2 Naturaleza de las alternativas 
12.1.2.1 REDES DE COBERTURA AMPLIA Y METROPOLITANAS 
12.1.2.2 REDES DE ÁREA LOCAL 
12.1.2.3 CONEXIÓN ENTRE REDES 
12.1.2.4 SOFTWARE DE RED 
12.1.3 Criterios de evaluación 
12.2 ACTIVIDADES REQUERIDAS EN ESTA ETAPA 
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12.2.1 Visión general del diseño 193 
12.2.2 Verificación de requerimientos 194 
12.2.3 Dibujo de un mapa geográfico 194 
12.2.4 Analizar el tipo de mensajes 195 
12.2.5 Cálculo de la tasa de datos requerida en cada ruta lógica 195 
12.2.5.1 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RESPUESTA 196 
12.2.5.2 CÁLCULO DEL TRÁFICO DURANTE CARGAS PICO 196 
12.2.6 Estructuración completa de ia red 197 
12.2.7 Evaluación de la factibilidad de la red 197 
12.2.8 Diagrama de la red 198 
12.2.9 Revisión a soluciones de rutas individuales 198 
12.2.9.1 CONSIDERACIONES DEL TIEMPO DE RESPUESTA 199 
12.2.9.2 CONSIDERACIONES DEL TRÁFICO DURANTE CARGAS PICO 199 
12.2.1 O Evaluando las soluciones de la red 200 
12.2.11 Afinar la estructura de la red e iterar 201 
12.3 TÉCNICAS NECESARIAS EN ESTA ETAPA 201 
12.3.1 Estimación del tráfico 201 
12.3.2 Cálculos para la evaluación de la red 202 
12.3.2.1 CÁLCULOS DETERMINÍSTICOS 203 
12.3.2.2 MODELADO DE COLAS EN UNA RED 203 
12.3.2.3 MODELAR EL DESEMPEÑO DE LA RED 
MEDIANTE LA SIMULACIÓN 
12.3.2.4 RED PILOTO O PROTOTIPO 
12.3.3 Evaluación de la seguridad 
13. DISEÑO DE BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS 
13.1 ACTIVIDADES PREVIAS A ESTA ETAPA 
13.1.1 Puntos de partida 
13.1.1.1 RESULTADOS DEL AGRUPAMIENTO 
204 
205 
205 
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208 
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11 
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13.1.1.2 ESQUEMA GLOBAL DE DATOS 208 
13.1.1.3 ARQUITECTURA TÉCNICA 209 
13.1.1.4 DISEÑO DE LA RED 209 
13.1.1.5 ESTÁDISTICAS_DEL USO DEL GRUPO DE USUARIOS 209 
13.1.2 Naturaleza de las alternativas 209 
13.1.2.1 AGRUPAMIENTO 21 O 
13.1.2.2 FRAGMENTACIÓN 210 
13.1.2.3 REPLICACIÓN 212 
13.1.2.4 RESPALDOS 213 
13.1.2.5 ESTRUCTURA DEL SOFTWARE 214 
13.1.3 Criterio de evaluación 214 
13.2 ACTIVIDADES REQUERIDAS EN ESTA ETAPA 215 
13.2.1 Visión general de las tácticas de diseño 215 
13.2.2 Análisis adicional al área de datos compartidos 215 
13.2.3 Generar un primer intento 216 
13.2.4 Evaluar el primer intento 216 
13.2.5 Identificar oportunidades de mejoramiento 217 
13.2.6 Re - evaluar e iterar 217 
13.3 TÉCNICAS NECESARIAS EN ESTA ETAPA 218 
13.3.1 Estimación del desempeño de consultas individuales 218 
13.3.1.1 DATOS REQUERIDOS 218 
13.3.1.2 ALGEBRA RELACIONAL Y ÁRBOL DE CONSULTAS 219 
13.3.1.3 CÁLCULO DEL TIEMPO ESTIMADO DE RESPUESTA 220 
13.3.1.4 COMPARACIÓN DE LOS TIEMPOS DE RESPUESTA PARA 
DIFERENTES SITIOS DE UBICACIÓN DE LOS DATOS 221 
13.3.2 Guías para la optimización de consultas 221 
13.3.3 Semi - joins 222 
13.3.4 Simulación de una mezcla de consultas 224 
13.3.5 Evaluación de la seguridad de los datos 224 
12 
14. DISEÑO EN UN SISTEMA INDIVIDUAL O SUB - SISTEMA 
14.1 REQUERIMIENTOS PARA ESTA ETAPA DE DISEÑO 
14.1.1 Puntos de partida 
14.1.1.1 ESTABLECIMIENTO DE REQUERIMIENTOS 
14.1.1.2 RESULTADOS DEL AGRUPAMIENTO EN LA 
Página 
226 
227 
227 
227 
PLANEACIÓN ESTRATÉGICA DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN 227 
14.1.1.3 ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS DEL NEGOCIO 228 
14.1.1.4 IDENTIFICACIÓN DE SUB - SISTEMAS 228 
14.1.1.5 REQUERIMIENTOS DE SINCRONIZACIÓN Y DE TIEMPO 229 
14.1.1.6 REQUERIMIENTOS DE USO 229 
14.1.2 Naturaleza de las alternativas 230 
14.2 ACTIVIDADES REQUERIDAS EN ESTA ETAPA 231 
14.2.1 Visión general de las tácticas de diseño 231 
14.2.2 Revisión de la factibilidad 231 
14.2.3 Análisis detallado de los requerimientos 233 
:-·,.:::..~ C,"'~ñodearriba-abajo 233 
14.2.5 Diseño abajo - arriba 234 
14.2.6 Componente de ingeniería 234 
14.2.7 Acuerdo cooperativo 235 
15. CASO PRÁCTICO 237 
15.1 SITUACIÓN ACTUAL 237 
15.2 PROBLEMÁTICA 238 
15.3 LO QUE SE PRETENDE 239 
15.4 HECHOS QUE PROPICIAN EL CAMBIO A UN SISTEMA PDD 240 
15.5 RESTRICCIONES DE OPERACIÓN 241 
15.6 ACTIVIDADES PREVIAS A ESTA ETAPA 241 
15.6.1 Arquitectura técnica y diseño de la red 242 
15.6.2 Esquema global 242 
13 
Página 
15.6.2.1 RESUMEN DE LAS TABLAS DE LA BASE DE DATOS 243 
15.6.3 Resultados del agrupamiento 245 
15.6.4 Estadísticas de uso del grupo de usuarios 246 
15.6.5 Alternativas de almacenamiento 247 
15.6.5.1 RESUMEN DEL ESPACIO ANUAL PARA LAS BASES DE DATOS 249 
15.6.6 Criterios de evaluación 249 
15. 7 DISEÑO 249 
15. 7.1 Queries para la fragmentación e integración del esquema global 249 
15.7.2 Consultas más comunes que se procesan en ei sistema 250 
15.7.3 Determinación de la mejor estrategia para el proceso de un query, 
de acuerdo al algoritmo optimizador SDD - 1 251 
15.7.3.1 SOLUCIÓN 251 
15.7.3.2 SELECCIÓN DEL SITIO DÓNDE SE CONSTRUIRÁ LA CONSULTA 255 
15.7.3.3 POSTOPTIMIZACIÓN 256 
15.7.3.4 RESUMEN 256 
~ 5.3 CONCL.'JS:é·N 256 
15.9 RESUMEN EJECUTIVO 257 
15.1 O PROYECTOS FUTUROS 258 
16 CONCLUSIONES 259 
ANEXO 1 SISTEMA CENTRALIZADO ACTUAL 261 
ANEXO 2 ESQUEMA GLOBAL 269 
ANEXO 3 ESTADÍSTICAS 283 
ANEXO 4 FRAGMENTACIÓN E INTEGRACIÓN DE LAS BASES DE DATOS 288 
BIBLIOGRAFÍA 294 
14 
t 
• 
INDICE DE FIGURAS 
Figura 1.1 Modelo de un sistema PDD 
Figura 1.2 Componentes fundamentales de un sistema PDD 
Figura 1.3 Diferentes tipos de ambientes en los sistemas PDD 
Figura 3.1 a Enlace punto a punto 
Figura 3.1 b Enlace multipunto 
F ·c.;_, d 3.2 Conrorme los usuanos aemandan más aplicaciones 
interactivas y multimedia, aumenta la necesidad 
de un mayor ancho de banda 
Figura 3.3 Modos de transmisión de datos 
Figura 3.4 Transmisión en serie y paralela 
Figura 3.5 Mensaje "11 O" 
Figura 3.6 Par trenzado protegido 
Figura 3.7 Par trenzado no protegido 
Figura 3.8 Cable Coaxial 
Figura 3.9 Cable coaxial de banda base y banda ancha 
Figura 3 .1 O Conexiones del cable 
Figura 3.11 Conector vampiro "TAP" 
Figura 3.12 Fibra óptica 
Figura 3.13 Modulación ASKFigura 3.14 Modulación FSK 
Figura 3.15 Modulación PSK 
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55 
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15 
Figura 3.16 Multiplexaje en la transmisión de datos 
Figura 3.17 Interfases y protocolos 
Figura 3.18 Posiciones del DTE y DCE en un circuito de comun1cac1ones 
Figura 3.19 Protocolos de niveles inferiores 
Figura 3.20 Formato de la trama del SDLC 
Figura 3.21 Formato de la trama del HDLC 
Figura 3.22 Selección de arquitecturas 
Figura 4.1 Componentes básicos de una red 
Figura 4.2 Diferentes tipos de redes 
Figura 4.3 Topología en estrella 
Figura 4.4 Topología en bus 
Figura 4.5 Topología en anillo 
Figura 4.6 Topología en malla 
Figura 4.7 Topología en árbol 
Figura 4.8 Topología en árbol con distribuidor principal 
Figura 4.9 Topología celular 
Figura 4.1 O Topología híbrida 
Figura 4.11 Interfase a nivel nodo 
Figura 4.12 Interfase a nivel estación 
Figura 5.1 Uso de la red telefónica pública 
Figura 5.2 Uso del servicio de conmutación de paquetes (PSS) 
Figura 6.1 Módems en una red 
Figura 6.2 Procesador de comunicaciones como procesador delantero 
Figura 6.3 Circuito con multiplexores 
Figura 6.4 Concentrador M a N 
Figura 6.5 Posicionamiento en la red de las unidades CSU y DSU 
Figura 7 .1 Redes cableadas 
Figura 7.2 Redes inalámbricas 
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102 
102 
16 
Figura 7.3 Control de acceso al medio 
Figura 7.4 La "Nube" de una red de área amplia 
Figura 7.5 Uso de los diferentes servicios para redes de área amplia 
Figura 8.1 Estructura del Middleware 
Figura 8.2 Ejemplos de middleware comercial 
Figura 8.3 Arquitectura DCE de la os;: 
Figura 9.1 Metodología de Construcción 
Figura 9.2 Proceso de planeación estratégica de sistemas de información 
Figura 9.3 Planeación Estratégica de Sistemas de Información 
Figura 9.4 Plan de Arquitectura Técnica 
Figura 9.5 Diseño de la Red 
Figura 9.6 Diseño de Bases de Datos Distribuidas 
Figura 9.7 Diseño de un Sistema o Sub - Sistema 
Figura 10.1 Alineación entre el negocio y las estrategias de 
los sistemas de información 
Figura 10.2 Planeación Estratégica de Sistemas de Información 
Figura 10.3 Dependencias típicas en una metodología de planeación de 
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143 
sistemas de información 146 
Figura 10.4 Tareas para analizar la estrategia del negocio y los procesos 147 
Figura 10.5 Cadena de valor primaria en un negocio 149 
Figura 10.6 Diagrama de sistemas 161 
Figura 11.1 Plan de Arquitectura Técnica 164 
Figura 11.2 Oportunidades técnicas 168 
Figura 11.3 Espacio de soluciones para la arquitectura técnica 168 
Figura 11.4 Diagrama de la arquitectura técnica mostrando procesos 
de cómputo y/u otros servicios de procesamiento de información 
Figura 11.5 Diagrama de la arquitectura técnica mostrando 
la plataforma requerida de hardware y software 
174 
174 
17 
Página 
Figura 12.1 Diseño de la Red 186 
Figura 12.2 Proceso de diseño de la red 194 
Figura 12.3 Cálculo del tráfico en cargas pico 196 
Figura 12.4 Diagrama de la red 198 
Figura 12.5 Elementos para el tiempo de respuesta y retraso de mensajes 199 
Figura 13.1 Diseño de Bases de Datos Distribuidas 207 
Figura 13.2 Fragmentación 211 
Figura 13.3 Opciones para la replicación de datos 212 
Figura 13.4 Arbol de consultas 219 
Figura 13.5 Arbol alterno de consultas 220 
Figura 13.6 SEMI - JOINS derecho e izquierdo 222 
Figura 13.7 Método de SEMI - JOIN con PRE- SELECT 223 
Figura 13.8 Costo del método de SEMI - JOINS 223 
Figura 13.9 Diagrama del flujo de replicación para la 
verificación de la seguridad 
Figura 14.1 Diseño de un Sistema o Sub - Sistema 
Figura 14.2 Diagrama de la arquitectura de sistemas 
Figura 14.3 Estructura del estudio de factibilidad 
Figura 14.4 Jerarquía 'es - una' 
Figura 14.5 Jerarquía 'parte - de' 
Figura 15.1 Diagrama de determinación 
225 
226 
228 
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234 
235 
244 
18 
INDICE DE TABLAS 
Tabla 3.1 Comparación de características de los diferentes cables 
Tabla 3.2 Comparación de medios de transmisión difusa 
Tabla 3.3 Niveles del modelo OSI 
Tabla 4.1 Características de las diferentes configuraciones 
Tabla 4.2 Algoritmos de ruteo 
Tabla 7.1 Comparación de tecnologías para redes inalámbricas 
Tabla 7.2 Alternativas de medio de transmisión del esquema 100BASE-T 
Tabla 7.3 Atributos de los esquemas 100BASE-Ty 100VG-AnyLAN 
Tabla 7.4 Alternativas de transmisión para una tasa de 1 O Mbps 
Tabla 7.5 CSMA/CD y Token en bus 
Tabla 7.6 Token en anillo 
Tabla 7.7 Comparación entre FDDI y IEEE 802.5 (token ring) 
Tabla 7.8 Estándares para redes de área local y de cobertura amplia 
Tabla 8.1 Comparación entre los sistemas operativos distribuidos y de red 
Tabla 9.1 Ventajas de la tecnología para el re - diseño 
Tabla 10.1 Lista de necesidades de información 
Tabla 10.2 Mapa del patrón de las necesidades de información 
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19 
Tabla 10.3 Matriz Entidad/Ubicación 
Tabla 10.4 Factores críticos de éxito 
Tabla 10.5 Análisis FDOA de una área o recurso del negocio 
Tabla 10.6 Tabla FDOA. Resumen de un multi - análisis FDOA 
Tabla 10.7 Matriz Entidad/Función (CLAE) antes del agrupamiento 
Tabla 10.8 Matriz Entidad/Función (CLAE) después del agrupamiento 
Tabla 10.9 Matriz Objeto/Ubicación 
Tabla 10.1 O Matriz inicial RAET para una organización de 
sistemas de información 
Tabla 10.11 Matriz final RAET para una organización de 
sistemas de información 
Tabla 11.1 Lista de requerimientos de desempeño de un sistema 
Tabla 11.2 Matriz Grupo de usuarios/Ubicación 
Tabla 11.3 Matriz de patrones de acceso del grupo de usuarios 
Tabla 11.5 Necesidades técnicas especiales para los sistemas 
Tabla 11.6 Ejemplo de una tabla de factores de distribución 
Tabla 11.7 Tabla de factores de distribución 
Tabla 11.8 Hoja ponderada de evaluación 
Tabla 11.9 Comparación de consultas para diferentes arquitecturas 
Tabla 12.1 Requerimientos de desempeño multi - dimensional 
para los sistemas 
Tabla 12.2 Tipos de servicios en redes de cobertura amplia 
Tabla 12.3 Soluciones y escenarios para una red de área local 
Tabla 12.4 Tabla para el análisis de mensajes 
Tabla 12.5 Matriz de transmisión de datos 
Tabla 12.6 Tabla para determinar el costo del enlace 
Tabla 13.1 Matriz de opciones para replicación con fragmentación 
Tabla 13.2 Cálculo rápido del tiempo que requiere una consulta 
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182 
188 
189 
190 
195 
195 
201 
'1'1321 
B~!PTECA 
~t~s.r. ~' ~ ... ~ 
~ CAMP:r,¡st 
: ESTA&L\J := 
~ DE : 
~MEX1co;'_ "'- ., 
Tabla 14.1 Establecimiento de objetivos 
Tabla 15.1 tablas que forman el esquema global de la base de datos 
Tabla 15.2 Matriz CLAE 
Tabla 15.3 Bytes requeridos por día en la Zona #1 
Tabla 15.4 Bytes requeridos por día en la Zona #2 
Tabla 15.5 Bytes requeridos por día en la Zona #3 
Tabla 15.6 Bytes requeridos por día en la Zona #4 
Tabla 15. 7 Bytes requeridos por día en la Zona #5 
Tabla 15.8 Tablas replicadas 
Tabla 15. 9 Tablas centralizadas 
Tabla 15.1 O Tablas fragmentadas zona #1 y zona #2 
Tabla 15.11 Tablas fragmentadas zona #3, zona #4 y zona #5 
Tabla 15.12 Resumen del espacio anual para las bases de datos 
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21 
PREFACIO 
El propósito de este trabajo es proporcionar el conocimiento del entorno que rodea a 
los sistemas de procesos de datos distribuidos (PDD) y así lograr una efectiva 
planeación, diseño, organización y control de las facilidades y recursos empleados en 
las redes de sistemas de procesamiento. Además, pretende proporcionarun claro 
PDO. 
La contribución de este trabajo es establecer una metodología práctica que permita una 
utilización efectiva de los recursos que componen el sofisticado entorno de los sistemas 
PDO. 
A manera de alcanzar este objetivo, se cubren los fundamentos y conceptos básicos 
de tres diferentes tecnologías: procesamiento de datos, telecomunicaciones y redes 
computacionales. 
Este trabajo incluye: la descripción del equipo para los sistemas PDD; el aspecto físico 
y lógico de la transmisión de datos, tales como medio de transmisión, protocolos. 
arquitecturas de red; facilidades para la transmisión de datos y las características de 
varias configuraciones de red, redes de área local y de cobertura amplia. y de los 
sistemas operativos distribuidos. 
22 
Apoyado en el concepto general de "ciclo de vida de los sistemas", aplicándolo a los 
sistemas PDD que junto con los aspectos relacionados a su manejo nos guía a 
proponer una metodología práctica que auxilie a quien se encuentre involucrado en uno 
de estos sistemas a lograr una construcción efectiva de estos sistemas. 
Contenido de los capítulos 
El primer capítulo introduce en los conceptos de los sistemas PDD y explica un modelo 
típico de ellos utilizando las tres tecnologías básicas - procesamiento de datos, 
comunicación de datos y redes de cómputo. 
El segundo capítulo describe las características del equipo que comúnmente se instala 
en un nodo de un sistema PDO. así como del software que requiere. 
í::.. ;.,:;3p¡,:..;10 J se rsf;c:2 a :es ¿,::;¡:..,es:.:cs :rs:cc / 'éGico de los enlaces de ,:atas. Introduce 
terminología básica, conceptos fundamentales y las principales técnicas que se 
emplean en los sistemas de comunicación de datos. Describe también las funciones y 
principios básicos de los protocolos que se usan para establecer una conexión lógica 
libre de errores entre dos nodos de un sistema PDO. 
En el capítulo 4 se presenta una revisión breve de la terminología que se usa en las 
redes computacionales y las características de las topologías de redes. Incluye l0s 
fundamentos del tráfico de datos y de las interfases con la red. 
El capítulo 5 muestra los servicios que proporcionan las facilidades que existen para la 
transmisión de datos y que a menudo se usan en los sistemas PDO. 
El capítulo 6 trata sobre el equipo más comúnmente usado para la transmisión de 
datos. 
23 
El capítulo 7 describe brevemente las características de la tecnología de las redes de 
área local y de cobertura amplia, las cuales son muy importantes en el diseño de los 
sistemas PDO. 
El capítulo 8 se refiere a los sistemas operativos distribuidos que existen y menciona 
sus características más importantes. 
El capítulo 9 proporciona una visión general de la metodología propuesta y explica 
brevemente cada una de sus partes. 
Del capítulo 1 O al 14 se explica en forma detallada cada una de las fases de 
construcción de un sistema PDO. Las fases de construcción que se proponen son: 
planeación estratégica de sistemas de información (capítulo 10), plan de arquitectura 
técnica (capítulo 11 ), diseño de la red (capítulo 12), diseño de bases de datos 
distribuidas (capítulo 13), y diseño de un sistema individual o sub - sistema (capitulo 
ºi4). 
Cada uno de los capítulos del 11 al 14 se ha conformado de la siguiente manera: 
• Actividades previas a esta etapa 
• Puntos de partida (que se requiere tener antes de iniciar esta etapa) 
• Naturaleza de las alternativas (que se debería de considerar) 
• Criterio de evaluación (para seleccionar entre las alternativas) 
• Actividades requeridas en esta etapa 
• Técnicas necesarias en esta etapa 
El capítulo 15 muestra la aplicación en un caso práctico de una parte de la metodología 
(diseño de las bases de datos distribuidas). 
El capítulo 16 habla de las conclusiones que se derivan de este trabajo. 
24 
1 SISTEMAS DE DATOS DISTRIBUIDOS 
Un sistema de procesos de datos distribuidos (PDD) es aquel en el cual dos o más 
sistemas independientes de procesamiento de datos llamados nodos, los cuales tienen 
su propia memoria y capacidad de procesamiento local, están interconectados por 
medio de una configuración de red. Estos usan facilidades de comunicación ae datos 
para intercambiar información y coordinar sus actividades para lograr objetivos 
comunes. 
En otras palabras, un sistema de procesos de datos distribuidos es una actividad del 
procesamiento de datos en un ambiente de red. En este ambiente. las actividades de 
tres diferentes campos de la tecnología - procesamiento de datos. comunicación de 
datos y redes de computadoras - cooperan entre ellos para alcanzar un objetivo común 
en la organización. 
Por otra parte, cada sistema de cómputo está constituido por tres componentes 
básicos: hardware, software y personas. Estos seis elementos que se muestran en la 
figura 1.1, forman conjuntamente el modelo de un sistema PDO. 
25 
PERSONAS 
REDES DE COMPUTADORAS 
HARDWARE SOFTWARE 
Figura 1. 1 Modelo de un sistema PDD 
Donde los triángulos internos representan las actividades coordinadas de los sistemas 
de procesamiento electrónico de datos. El punto central donde se unen los triángulos 
internos representa el objetivo en común que debe alcanzar el sistema PDD y cada 
vértice del triánguio externo representa los componentes básicos del sistema: el 
hardware. software y las personas que forman el sistema PDO. 
1.1 MODELO BÁSICO DEL AMBIENTE DE UN SISTEMA PDD 
En su forma más simple, un sistema PDD puede imaginarse como una red de dos 
procesadores llamados nodos, interconectados a través de un canal de comunicación. 
En la práctica, los sistemas de proceso electrónico de datos y los sistemas de 
comunicación de datos se interconectan por una red para formar un sistema PDO. Los 
componentes fundamentales de un sistema PDD se muestran en la figura 1.2 y son: 
26 
Figura 1.2 Componentes fundamentales de un sistema PDD 
• Nodos. Un nodo es una instalación que procesa datos en forma electrónica y 
que cuenta con su propio procesador, memoria RAM y dispositivos locales de 
almacenamiento de datos. En estos nodos se pueden ejecutar ciertos 
programas de aplicación, almacenar, actualizar y recuperar datos locales, y 
compartir entre ellos los recursos computacionales físicos y lógicos. 
• Canales. (sub - sistemas de comunicación). Un canal o enlace es un circuito 
físico de comunicación capaz de transmitir información entre nodos con un 
cierto nivel de error, frecuencia, tasa de señalización y rerraso. Depenaienoo 
del alcance y requerimientos de un sistema, un canal puede ser simplemente 
un cable de par trenzado o una complicada red de comunicaciones. 
• Topología de red. La red de comunicaciones para formar un sistema PDD 
puede consistir de solo dos nodos conectados por medio de cables de par 
trenzado o tener muchos nodos interconectados a través de diversas 
configuraciones de sub - sistemas de comunicación. 
1.2 TIPOS DE AMBIENTE EN LOS SISTEMAS PDD 
En la figura 1.3 [Coulouris] se muestran varios tipos de ambientes para los sistemas 
PDO. Estos son: 
27 
.-\.'ff!TRION 
.~'-FITRION 
A.NFITRION 
TERMINALES 
LINE.\ TELEFONIC..\ TERMINAL 
LAN/WAN 
(RED) 
~I H ANFITRION 
GATEWAY 1------_. 
Figura 1.3 Diferentes tipos de ambientes en los sistemas PDD 
• Conexión local de terminales al computador anfitrión. En este ambiente las 
terminales se conectan directamente al computador anfitrión sin utilizar 
dispositivos como módems o procesadores delanteros. A las terminales en 
este tipo de configuración generalmente se les conoce como terminales 
locales. 
28 
• Conexión remota de terminales al computador anfitrión. En este ambiente las 
terminales están localizadas a distancias considerables del computador 
anfitrión y no es económica o técnicamente factible conectarlas directamente 
al computador anfitrión. Para una comunicación efectiva con el computador 
anfitrión se puedenusar las líneas telefónicas equipadas con dispositivos 
especiales como módems, multiplexores, procesadores delanteros y 
concentradores. 
• Conexión entre computadores anfitriones por medio de redes locales y redes 
de área amplia. En este ambiente dos o más computadores anfitriones se 
interconectan a través de redes locales y/o de redes de área amplia (LAN y 
WAN respectivamente, de sus siglas en inglés). Para que esta interconexión 
pueda ser posible y dependiendo de los tipos de redes y de las características 
de los computadores anfitriones, se pueden usar diferentes tipos de 
dispositivos como puentes(bridges) y gateways. 
1.3 TERMINOLOGÍA DE LOS SISTEMAS PDD 
Con el propósito de diferenciar entre algunos términos que se utilizan comúnmente y 
que en ocasiones pueden causar confusión, se presentan una serie de definiciones que 
los aclaran y permiten una comprensión correcta de lo que se expresa posteriormente. 
1.3.1 Datos e Información 
El término dato se define como la representación formal de algún hecho, concepto o 
instrucción que permite al humano o a la computadora su comunicación, interpretación 
o procesamiento. Al hecho de no atribuirle a los datos algún significado hace que se les 
considere de naturaleza estática. 
29 
El término información se entiende como el significado que se le atribuye a los datos y 
por lo mismo se les atribuye una naturaleza dinámica, provocando "movimiento" en su 
utilización (toma de decisiones, etc.). 
1.3.2 Transmisión de Datos y Comunicación de Datos 
La transmisión de datos es el movimiento de datos a lo largo de un medio físico, 
utilizando para esto una representación apropiada de acuerdo al medio de que se trate. 
Estas pueden ser señales eléctricas u ópticas transportadas por un medio guiado 
(cable de cobre o fibras ópticas) o transportadas por un medio no guiado(ondas de 
radio propagadas a través del espacio). 
La comunicación de datos tiene un enfoque más amplio. Incluye todas las funciones de 
la transmisión de datos y además aspectos como el control, la verificación y la 
manipulación de los datos para asegurar la integridad de los datos transmitidos. 
1.3.3 Comunicación de Datos y Comunicación sin Voz 
La comunicación de datos es la transmisión de información que generalmente emplea 
formatos altamente estructurados (registros). Estos registros están formados por 
campos, donde cada uno de ellos permite un número máximo de caracteres. Esta 
estructuración es la que diferencia la comunicación de datos de otras comunicaciones 
sin voz que normalmente consisten de archivos de texto sin formateo. Todos los tipos 
de transmisión sin formateo se excluyen del término comunicación de datos. 
30 
1.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS PDD 
Un sistema PDD tiene las siguientes características: 
• Capacidad de Procesamiento Independiente. Un sistema PDD tiene unidades 
autónomas con capacidad de procesamiento propio, que puedan trabajar en 
forma independiente sin la necesidad de que exista entre ellos una relación 
tipo maestro/esclavo. 
• Configuración de Red. El sistema PDD debe tener algún tipo de configuración 
de red. Para esto es necesario que dos o más computadoras autónomas 
estén mutuamente interconectadas o que los procesadores sean capaces de 
intercambiar información. 
• Transferencia de Datos Usando Sistemas Compartidos de Comunicaciones. 
Algún tipo de sistema para comunicación de datos se usa para transferir datos 
o para realizar funciones de control dentro del sistema. Para esto se requiere 
que los procesadores del sistema estén físicamente dispersos y libremente 
acoplados. E! r.ll.!ltiproceso libre;;iente acoplado invclt.:c~a c::~8c:ar mediante 
un canal de comunicación dos o más procesadores independientes. Cada 
procesador tiene su propio almacenamiento y sistema operativo. Los 
procesadores pueden funcionar independientemente y comunicarse cuando 
sea necesario. 
• Logro de un objetivo en común. Esta es una característica general de 
cualquier sistema, pero en el caso de los sistemas PDD, todos los elementos 
autónomos del procesamiento de datos distribuido se deben de integrar en un 
único sistema coherente. 
31 
1.5 VENTAJAS DE UN SISTEMA PDD 
Las ventajas [Valdivia] que un sistema PDD tiene sobre un sistema centralizado son: 
• Reducción en Costos. El bajo costo de las mini y micro computadoras y una 
relación más adecuada de costo - rendimiento, son los motivos por los cuales 
este tipo de equipo se utiliza normalmente en los sistemas PDO. Este hecho 
provoca una reducción inicial importante de costos al compararse con el 
desembolso que se requiere para adquirir los mainframes que generalmente 
utilizan los sistemas centralizados. El costo inicial del sistema se puede 
reducir más compartiendo entre los diferentes sitios los recursos caros, como 
las impresoras láser, bases de datos y computadoras de propósito especial. 
Otra fuente de reducción de costos es la inherente capacidad de 
procesamiento local, esto hace posible que el proceso de la mayoría de los 
datos sea local, minimizando los costos de transmisión de datos. 
• Sistemas más Sencillos. A menudo, los sistemas PDD se construyen 
utilizando el enfoque moduiar dei diseño de sistemas. Esm significa que cada 
componente del sistema proporciona al resto interfases o servicios bien 
definidos, haciendo posible el uso de procesadores dedicados que trabajen 
con software más simple. La necesidad de usar un complejo sistema operativo 
multi - propósito se limita a solo pocas estaciones y no a todo el sistema. Este 
concepto de modularidad tiende a simplificar el diseño, la instalación y el 
mantenimiento del sistema. 
• Alto Grado de Flexibilidad y de Expandibilidad. Un sistema PDD tiene 
procesadores que trabajan en forma independiente, cada uno con 
capacidades funcionales bien definidas. Esta característica hace posible 
reemplazar o incluir cualesquiera de los componentes del sistema sin afectar 
al resto. Este concepto de flexibilidad hace posible que se pueda iniciar con un 
sistema de configuración pequeña y posteriormente mejorar su desempeño 
añadiendo equipo adicional a reducidos incrementos en el costo. 
32 
• Sistema con Disponibilidad Continua. Debido al bajo costo de los 
componentes del sistema, es posible tener algún grado de redundancia en el 
hardware para cuando existan emergencias. Cualquier descompostura en los 
componentes del sistema se puede arreglar usando la redundancia de 
recursos. Esto permite reconfigurar el sistema y continuar operando, mientras 
que en un sistema centralizado, es prácticamente imposible debido a los altos 
costos de los mainframes. 
• Integridad del Sistema y Seguridad. La dispersión física de los sistemas 
computacionales hace al sistema menos susceptible a desastres naturales o a 
daños provocados en forma intencional. 
• Mejoramiento en el Tiempo de Respuesta. Debido a la capacidad de 
procesamiento local, la mayoría de los datos se procesan localmente, 
ayudando a que el tiempo de respuesta del sistema mejore substancialmente 
al evitar al máximo los retrasos inevitables que se tienen al usar las redes de 
comunicación, además, al usar en cada nodo procesadores paralelos y/o 
procesadores libremente acoplados mejora la respuesta del sistema porque 
reduce los cuellos de botella. Todo esto contribuye a una mejora general del 
tiempo de respuesta del sistema. 
• Incremento en la Motivación. El control local sobre los datos y el 
procesamiento hace que el sistema responda mejor a las necesidades locales. 
Este aspecto provoca que se incremente la responsabilidad y la motivación 
del grupo de personas que administran el sistema computacional local. 
1.6 DESVENTAJAS DE UN SISTEMA PDD 
Las desventajas [Valdivia] que un sistema PDD tiene con respecto a un sistema 
centralizado son: 
• No Existen Economías de Escala. El concepto de economía de escala se le 
atribuye a sistemas centralizados, dondepara un nivel dado de resultados, a 
33 
menudo es más económico usar una máquina grande que dos o más 
máquinas pequeñas. Aparentemente este beneficio no se le puede atribuir a 
los sistemas PDD ya que utilizan, dadas sus características, varias máquinas 
pequeñas en lugar de una máquina grande, pero es cuestionable, porque 
usualmente los sistemas centralizados tienen costos iniciales y gastos de 
operación desproporcionadamente más grandes que los sistemas constituidos 
por máquinas de menor tamaño, y porque el mismo software se puede usar 
en las microcomputadoras. 
• Capacidad Limitada. Comparados con los grandes sistemas centralizados, los 
procesadores de tamaño mini y micro que se emplean en los sistemas PDD 
proporcionan solamente un rango restringido de servicios en lo que se refiere 
a sistemas operativos, compiladores, manejadores de bases de datos. etc ... 
si en forma local se carece del poder de cómputo y de la memoria necesaria 
para correr programas que requieren vastas cantidades de estos recursos. Sin 
embargo, esto es cuestionable, ya que con un diseño cuidadoso se pueden 
eliminar estos inconvenientes. 
• Soporte Técnico Inadecuado. El costo del soporte técnico que requiere cada 
nodo de un sistema distribuido que incluye a operadores, ingenieros de 
mantenimiento y programadores especializados es prácticamente imposible 
de mantener, por lo que se debe diseñar e implementar un soporte 
centralizado que atienda a los nodos del sistema. 
• Insatisfacción en los Grupos de Apoyo. Uno de los requerimientos básicos 
para el logro de resultados efectivos en un sistema PDD es que el grupo de 
apoyo debe tener las características particulares que cada nodo necesita. en 
la mayoría de estos, el trabajo es sencillo y escasas las oportunidades de 
aprendizaje. Esta situación desmotiva al grupo de apoyo, por lo que se deben 
de encontrar esquemas especiales para la capacitación y el desarrollo de 
profesionales de tal forma que se pueda mantener el interés y la satisfacción. 
• Complejos Sub - sistemas de Comunicaciones. Los sub - sistemas de 
comunicaciones que utiliza un sistema PDO. generalmente están compuestos 
de complicados sistemas de hardware y software. Esta complejidad 
34 
frecuentemente es subestimada por el grupo de apoyo, lo que provoca 
personal con poca experiencia y conocimiento para soportar este tipo de 
sistemas. Esta carencia se refleja en el sistema en: fallas excesivas, poca 
disponibilidad e incremento en gastos de telecomunicaciones. 
• Dificultad para Ejercer el Control y para Establecer Estándares. La autonomía 
que tiene cada uno de los nodos en un sistema PDD hace difícil el 
establecimiento de estándares y el control. Es difícil lograr una comunicación y 
coordinación efectivas entre los programadores y los diferentes grupos 
técnicos que normalmente están dispersos y/o ocupados en otras actividades. 
La manifestación de estas carencias se puede observar en la duplicidad de 
programas y actividades del desarrollo de sistemas. Se requiere de una 
administración centralizada para el control y establecimiento de estándares en 
la programación y en las actividades del desarrollo de sistemas. 
1. 7 APLICACIONES PRÁCTICAS DE SISTEMAS PDD 
Las aplicaciones prácticas de los sistemas PDD se pueden clasificar como: 
aplicaciones surgidas por necesidades del usuario, aplicaciones para comunicación de 
datos y aplicaciones para compartir recursos. 
• Aplicaciones Surgidas por Necesidades del Usuario. Las aplicaciones más 
comunes en un sistema PDD son aquellas que han surgido por la necesidad 
de hacer más efectiva la coordinación de las actividades del negocio o por los 
nuevos horizontes que está descubriendo la tecnología. Su aplicación puede 
ser en: 
• Organizaciones descentralizadas. Los sistemas PDD son una solución 
efectiva a muchos de los problemas de la descentralización. 
• Establecimiento de nuevos negocios. La nueva tecnología en redes de 
área local (LAN) es un caso especial de los sistemas POD, por lo que 
35 
aún pequeños negocios pueden sacar provecho de las ventajas de un 
sistema PDO. 
• Aplicaciones para Comunicación de Datos. Los avances en la tecnología de 
telecomunicaciones en lo que se refiere a desempeño y costo ha hecho 
posible que se utilicen los sistemas PDD para comunicación de datos. Las 
diferentes áreas de aplicación bajo esta categoría son: 
• Redes de conmutación de mensajes. Los diferentes tipos de redes de 
computadoras se pueden interconectar fácilmente usando técnicas de 
envío de paquetes o de conmutación de mensajes. 
• Terminales de punto de venta. Estas terminales colectan y transmiten 
datos a una computadora central remota para el control automático de 
inventarios, verificación de crédito y cálculo de descuentos, etc .. 
Además, estas estaciones pueden realizar en forma local diferentes 
funciones y son capaces de seguir funcionando a pesar de que la 
computadora central esté fuera de operación. 
• Bancos y manufactura. Todos los sistemas de transferencia electrónica 
de fondos, colección de datos en las líneas de producción y control de 
procesos son buenos ejemplos de sistemas PDO. 
• Aplicaciones para Compartir Recursos. La necesidad de compartir recursos de 
cómputo como procesadores, programas, bases de datos y periféricos que 
estén interconectados a una red de cómputo. Ejemplos típicos de este caso 
son: 
• Automatización de oficinas. Las redes de área local que se usan para 
aplicaciones de automatización de oficinas como el correo electrónico, 
llenado de documentos y teleconferencias. 
• Centros de enseñanza e investigación. Las universidades y otros 
centros de investigación usan los sistemas PDD para compartir los 
recursos entre los usuarios de diferentes localizaciones. 
36 
2. NODO DE UN SISTEMA PDD 
Un nodo se puede definir como una instalación que se utiliza para el procesamiento 
electrónico de datos y está compuesta en forma local por: el procesador, memoria 
RAM, y unidades de almacenamiento masivo, de tal forma que, trabajando 
cooperativamente con otras instalaciones similares se logren los objetivos de la 
cr~ar::z::c:6:1. En estas instalaciones se ejec::.!tan prcg:2mas de aplicación que 
almacenan, actualizan y recuperan datos locales y comparten recursos 
computacionales físicos y lógicos. 
2.1 EQUIPO 
En la práctica, es difícil definir que es lo que compone un nodo de un sistema PDD ya 
que depende de las necesidades de los usuarios y de los requerimientos de 
implementación de una amplia gama de equipo. Entre estos se encuentran 
computadoras de diferente tamaño, así como equipo que permita interactuar con el 
resto dei sistema PDO. 
37 
2.2 CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO 
Las características específicas del equipo [Compaq 1] [Carballar]que utilizan los nodos 
de los sistemas PDD tienden a cambiar de acuerdo a las necesidades de los usuarios y 
a la evolución propia de la tecnología y del software. Sin embargo existen algunas 
características que son fundamentales y se deben de considerar cuidadosamente 
cuando se selecciona equipo como: 
• Procesador 
• Memoria Principal 
• Almacenamiento masivo 
• Dispositivos de entrada y salida (E/S) 
• Interfase de comunicaciones 
• Terminales de vídeo 
• Terminales listas 
• Terminales inteligentes 
• Estaciones de trabajo 
• Servidores 
• Archivos 
• Bases de datos 
• Impresión 
• Comunicaciones 
• Fax 
• Web 
38 
2.3 ASPECTOS DE UN BUEN SERVIDOR 
Los aspectos en los que hay que poner los ojos ai seleccionar un servidor [Compaq 2] 
son: 
• Plataforma del servidor. Como es común en la mayoría de las aplicaciones, 
cuando se incrementa ia velocidad del disco duro, dei procesador y de los 
sub - sistemas de memoria, se puede incrementar el desempeño del servidor. 
La pregunta es ¿qué tanto es lo indicado?. La respuesta es "depende", sí, 
depende de que en forma anticipada se determine la carga máxima en un 
momentodado, y la combine con la capacidad de conectarse a la red. Las 
consideraciones se deben de hacer en los sub - sistemas de: 
• Memoria 
• Discos 
• Componentes del sistema operativo de red. Algunas áreas importantes del 
sistema operativo que afectan que se deben considerar al seleccionar un 
servidor son: 
• Manejo de interrupciones 
• Memoria virtual 
• Caché del disco 
• Creación de procesos nuevos o "hilos" 
• Comunicaciones 
• Seguridad 
2.4 CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE 
El software de un nodo generalmente comprende el sistema operativo que controla los 
recursos del sistema, un programa para el control de las comunicaciones que controla 
la transferencia de mensajes y algunos programas de aplicación. Si las bases de datos 
39 
se procesan en el sistema se debe tener un sistema manejador de bases de datos 
(DBMS).EI software en cada nodo debe tener distintas características de acuerdo al 
entorno del sistema PDO. Como la tecnología (equipo y software) se renueva 
constantemente, se debe tener en cuenta que sus características estarán en un cambio 
continuo. 
40 
3. TRANSMISIÓN DE DATOS SOBRE UN ENLACE 
La transmisión de datos sobre un enlace tiene dos aspectos, el físico y el lógico. El 
aspecto físico se refiere a las técnicas para representar datos en una forma física. El 
aspecto lógico está formado por un conjunto de reglas y procedimientos que permiten 
una transmisión libre de errores a través de un circuito físico. 
3.1 CIRCUITO DE TRANSMISIÓN - ENLACE DE DATOS O CANAL DE DATOS 
Un canal de datos o enlace es un circuito físico de comunicación capaz de transmitir 
información entre dos puntos bajo ciertos niveles de error. frecuencia. tasa de 
señalización y retraso. 
Un canal de datos o enlace puede ser muy complejo, sin embargo, en su forma más 
simple consiste en la interconexión de dos equipos terminales de datos (DTE de sus 
sigias en inglés). Un enlace de datos tiene dos aspectos fundamentales: uno 
relacionado ai circuito físico y a la transmisión de datos por él, y el otro relacionado con 
el control del enlace y la coordinación de la transferencia de datos de tal manera que se 
pueda proporcionar un enlace seguro. 
41 
3.2 CONFIGURACIONES DEL CIRCUITO DE TRANSMISIÓN O CANAL DE DATOS 
Las configuraciones básicas de un canal de datos son enlace punto a punto y 
multipunto (figuras 3.1 a y 3.1 b). 
~.-------=-- R\ \~) ....:::::... ______ \ __ / 
Figura 3.1 a Enlace punto a punto Figura 3.1 b Enlace multipunto 
3.3 CONTROL DE LA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN 
Las formas de controlar la transferencia de datos sobre un enlace son: 
• Contención. El término contención se usa para describir una situación donde dos 
estaciones en un enlace intentan tomar el control. 
• Selección. En una configuración multipunto la estación que va a transmitir realiza 
una función primaria para iniciar el flujo de información e invita a una estación 
secundaria en particular a recibirla. 
• Poleo. En este modo, una estación primaria polea o examina en forma 
secuencial a las estaciones secundarias para ver si tienen algo que transmitir. de 
ser así se le permite hacerlo y al final se le envía a la secundaria un 
reconocimiento positivo. 
42 
3.4 ANCHO DE BANDA DEL CANAL 
El ancho de banda es un rango de frecuencias que un canal de comunicación es capaz 
de transmitir. Este es el determinante principal de la capacidad del canal para conducir 
información y es proporcional al ancho de banda del canal, a mayor ancho de banda. 
mayor la capacidad del canal. 
3.4.1 Ley de Shannon-Hartley 
La capacidad teórica de un canal de comunicación de datos esta dada por la ley de 
Shannon-Hartley [Halsall]: 
C=Wlog:(l+SIN) 
donde Ces la capacidad en bps, W es el ancho de banda medido en Hertz, y SIN es la 
relación de señal a ruido (signal-to-noise ratio). 
Hay que tomar en cuenta, primero, que cada tecnología de canal tiene su capacidad 
límite. la cual en parte se determina por el ancho de banda disponible. Hay que 
recordar que el ancho de banda es propiedad del emisor, del receptor y del medio de 
transmisión. y segundo, que el ruido afecta la capacidad. Algunas tecnologías son más 
inmunes al ruido que otras. 
3.4.2 Conectividad con ampiio ancho de banda 
Durante los últimos años los discos duros han bajado dramáticamente en costo y 
tamaño, y el almacenamiento de aplicaciones locales ha aumentado en 
correspondencia directa. Con los rápidos avances en el poder de la computación, y la 
43 
proliferación de aplicaciones que requieren mayor ancho de banda. las tecnologías 
comunes como Ethernet y Token Ring están alcanzando el límite de sus capacidades 
para llevar eficientemente cargas de datos de un número significativo de usuarios. El 
aumento en la demanda del ancho de banda se observa en la figura 3.2 [Novell]. 
Aumentando los requerimientos del ancho de banda 
Datos Texto Gráficas Imágenes Video Audio 
Industria 
Mantenimiento y 
reparac1 ones 
remotas 
CAD/CAM Tele mercadeo 
Encuestas 
.---~--,1 Vrdeoconferenci a 
Administración Capacitación,~---~ 
Ciencia 
Hogar 
a 
I Tele medi cr na ¡ L-D_i s1_aJ'nc_i ª~----, 
Búsqueda 
de 
Computacron 
interactiva 
Teleconmutación 
información .--~=;---~ 
Telecompras 
y 
Reservaciones 
Figura 3.2 Conforme los usuarios demandan más aplicaciones 
interactivas y multimedia, aumenta la necesidad de un mayor 
ancho de banda 
3.5 MODOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS 
El modo de transmisión determina la dirección en la cual se transmite la señal o los 
datos a lo largo de un canal de comunicación. Existen tres modos de transmisión sobre 
un canal: simplex, semi - duplex, duplex completo o bidireccional (figura 3.3). 
ORIGEN 
i 
~ ...-------, 
...,._ ___ """ DESTINO 
I i)'! ,1 
, / b) SEMI. DUPLEX ~ •I SIUPLEX \ 
~~ 1 ; ¡ 1~/1 !_¿,, 
L.__; 
e) DUPLEX COMPLETO o 
OIDIRECOONAL 
Figura 3.3 Modos de transmisión de datos 
44 
3.6 TRANSMISIÓN EN SERIE Y PARALELA 
Para transmitir datos, un equipo puede hacerlo por un solo canal en forma serial bit por 
bit o por canales paralelos para transmitir un grupo de bits simultáneamente (figura 
3.4). 
A) TRANSMISION EN SERIE 
B) TRANSMISION EN PARALELO 
Figura 3.4 Transmisión en serie y paralela 
3.7 TRANSMISIÓN SÍNCRONA Y ASÍNCRONA 
En un ambiente de transmisión de datos, el equipo receptor debe estar en sincronía 
con el equipo transmisor, de tal forma que pueda interpretar las señales que recibe. Si 
el equipo receptor no inicia en el momento apropiado o no mantiene el mismo intervalo 
de tiempo que se usa para la transmisión, la interpretación de los datos puede ser 
errónea. Dos técnicas que se usan comúnmente para la transmisión y que permiten la 
coordinación entre los equipos son las transmisiones asíncrona y síncrona. 
3.7.1 Transmisión asíncrona 
En la transmisión asíncrona, inicialmente se transmite una señal al principio de un 
grupo de datos y una señal de fin al término del mismo. Al reconocer la señal de inicio, 
el equipo receptor activa un mecanismo de reloj para temporizar el arribo de los datos. 
45 
También se le conoce como transmisión de inicio/fin. Como los datos llegan a 
diferentes intervalos, cada que llega uno nuevo se sincroniza nuevamente el reloj al 
inicio de cada transmisión y por lo tanto el reloj no requiere de gran exactitud. Se puede 
incluir al final de la transmisión un bit de paridad para ayudar en la detección de 
errores. 
3.7.2 Transmisión síncrona 
En el método síncrono, los equipos transmisores y receptores se sincronizan por medio 
de caracteres de sincronización al principio de un mensaje o mediante un período de 
espera. Durante la transmisión se emplean relojes especiales para que el equipo 
receptor esté en ritmo con el emisor. 
Este tipo de transmisión se usa para transmitir a alta velocidad y sin interrupción 
grandes cantidades de información. Los datos transmitidos se pueden agrupar en 
bloques. Los errores de transmisión se pueden detectar agregándoleal bloque un 
código de error tal como el carácter de chequeo de bloque o el código de redundancia 
cíclica (Block-Check Character BCC y Cyclic Redundancy Code CRC). 
3.8 TASAS DE TRANSMISION DE DATOS 
La tasa de transmisión es una medida de la cantidad de información que se mueve a 
través de un sistema en un período dado de tiempo. La tasa de transmisión de datos se 
puede expresar de diferentes formas, ya sea como tasa de modulación o tasa de 
señalización de datos. 
46 
3.8.1 Tasa de modulación (Baud) 
Es la tasa a la cual una señal se puede cambiar en un circuito de comunicación. La 
unidad que se usa para expresar esta tasa es el BAUD [García] el cual significa el 
número de veces que la línea de la gráfica digital cambia por segundo, ya sea en 
frecuencia, amplitud, voltaje o fase. Por ejemplo en la codificación Manchester si se 
desea transmitir el mensaje 11 O, los cambios de voltaje se ven como lo indica la figura 
3.5. 
3.d.2 Tasa de señalización 
Alto , 
Bajo : __ 
1 
< 
.. - ... - .... L ... .. .. .... • . 
1 
>--< 
1 1 
1 • . . 
o 
>--< >-
Figura 3.5 Mensaje" 11 O" 
Esta tasa se usa para expresar la tasa a la cual se puede transmitir la información. Se 
expresa en bits por segundo (bps). 
3.9 MEDIOS DE TRANSMISION 
La selección de un medio que permita la transmisión física de los datos a través de un 
canal es una tarea fundamental para diseñar un sistema de comunicación. Los medios 
de transmisión [Novell] son agrupados principalmente en dos grupos. 1) Guiados y 2) 
No guiados. En los guiados las ondas electromagnéticas son conducidas a través de un 
camino físico cerrado, tal y como sucede en un conductor de cobre. Por otro lado en los 
no - guiados estas ondas viajan a través del aire, vacío o incluso a través del agua. Una 
47 
división que se suele hacer con respecto a los medios no - guiados es: 1) Direccionales 
y 2) No direccionales. 
Dentro de los medios más comunes de transmisión por cable (guiados) se encuentran: 
• Par trenzado (Twisted Pair) 
• Cable coaxial 
• Fibras ópticas 
Mientras que los medios de transmisión no - guiados son: 
• Radio 
• Microondas 
• Luz infrarroja 
3.9.1 Par trenzado 
Es el medio de transmisión más antiguamente usado para la transmisión de 
información (voz). Este tipo de cable puede encontrarse como: 
• Par trenzado protegido ( Shielded Twisted Pair STP). En este tipo, los cables 
tienen una protección contra interferencias que bien puede estar en forma de 
trenzado metálico o bien como una cubierta de aluminio, además tiene un 
elemento de tensión que los protege en el momento de su instalación (figura 
3.6). Este tipo de cable es costoso. 
• Par trenzado no protegido ( Unshielded Twisted Pair UTP). Este cable es más 
simple ya que solamente existe el trenzado y una cubierta exterior de 
polietileno la cual no provee ninguna protección contra interferencias (figura 
3.7) 
48 
Cinta de Aluminio 
Figura 3.6 Par trenzado protegido Figura 3.7 Par trenzado no protegido 
El par trenzado seguirá siendo usado durante mucho tiempo debido a su bajo precio, 
sin embargo, el área de aplicación seguirá siendo restringida al ambiente de oficinas y 
no mucho a la conexión entre edificios ya que sus principales deficiencias se hacen 
presentes para altas velocidades y largas distancias 
3.9.2 Cable coaxial 
Los probiemas que presenta la utilización de par trenzado limita las aplicaciones debido 
a la poca capacidad para transmitir información a grandes distancias y velocidades. El 
coaxial permite un mayor ancho de banda y una mayor distancia entre 
repetidores(figura 3.8). 
Figura 3.8 Cable Coaxial 
Aislante 
(polivinilo) 
j Cobre sólido 
-' 
Existen diferentes cables coaxiales que soportan la transmisión en banda base y banda 
ancha (figura 3.9) 
49 
• Transmisión en banda base. En esta. las señales son introducidas al medio tal 
y como fueron generadas. 
• Transmisión en banda ancha. En la banda ancha, la señal antes de pasar al 
medio sufre una modificación que por ejemplo puede ser el montado de la 
información sobre una onda portadora. Los equipos que comúnmente realizan 
esta operación son los MODEMS. 
banda base banda ancha. 
Figura 3. 9 Cable coaxial de banda base y banda ancha 
Las características principales de cada uno de estos cables son: 
Coa~<¡a: banda base: 
• Transmisión de señales digitales 
• Tiene una resistencia de 50 ohms 
• No requiere ningún dispositivo para introducir la señal al medio 
• Velocidad entre 1 y 50 Mbps a distancias cortas 
• El número de dispositivos que se pueden coiocar en un segmento es reducido 
• Tasa de error de 1 o-s bits 
• Instalación y reparación sencilla 
• Cada 2.5 kms se requieren un repetidor 
• Un solo canal de comunicación 
• Transmisión Semi Duplex 
• Método de acceso más usado es CSMA/CD 
Coaxial banda ancha: 
• Transmisión analógica de televisión y voz 
50 
• Permite la integración de múltiples aplicaciones sobre un mismo medio 
• Mayor seguridad 
• Transmite mayor información que en banda base 
• Tasa de error 10-9 bits 
• Tiene una resistencia de 75 ohms 
• La transmisión puede ser Dúplex completo 
• se usa FDM o FSK para transmitir información simultáneamente 
• Mejor uso del ancho de banda 
• Soporta la transmisión tipo banda base 
Los conectores que se pueden usar en este tipo de cables pueden ser: 
• Conector - T BNC (figura 3.1 O) 
• Conector tipo vampiro (TAP) (figura 3.11) 
CABLE COAXlAL 
TERMINADOR 
CONECTOR "T" 
Figura 3.1 O Conexiones del cable Figura 3.11 Conector vampiro "TAP" 
3.9.3 Fibras ópticas 
La transmisión de señales por medios tales como el cobre representan un grave 
problema cuando se realizan enlaces a grandes distancias. Existen dos situaciones. 
Primera, la atenuación (degradación de la señal con respecto a la señal original) 
presente es tanta que impide reconocer la señal original al final del cable. Segunda. 
ruido del medio ambiente. Las fibras ópticas reducen en gran medida estos problemas 
ya que el medio de transmisión es vidrio de gran pureza (sílice) por el cual se conducen 
51 
rayos de luz (figura 3.12). En forma general una fibra óptica está compuesta de dos 
partes: 
• Núcleo. Por donde se conducen los rayos luminosos 
• Revestimiento. Evita que los rayos de luz salgan del núcleo. 
Núcleo 
Revestimiento 
Figura 3.12 Fibra óptica 
Las fibras no solamente pueden estar hechas de sílice, incluso pueden ser de plástico. 
sin embargo estas presentan grandes atenuaciones. 
Los tamaños más comerciales de las fibras son: 
(Núcleo/Revestimiento en micras MU) 
10/125 
50/125 
62.5/125 
80/125 
100/140 
La relación núcleo/revestimiento dicta la cantidad de información que se puede 
transmitir. En el caso de las fibras 10/125 se puede alcanzar hasta 1 O Gbps. Conforme 
el tamaño de la fibra va aumentando, el ancho de banda se va reduciendo. El diámetro 
más popular actualmente es el de 62.5/125. 
Las fibras ópticas tienen ventajas que las hacen un rival sin competencia respecto al 
cobre y son: 
• Mayor capacidad 
• Bajo peso y dimensiones pequeñas 
52 
• Baja atenuación 
• Inmunidad contra interferencias 
• Grandes distancias entre repetidores 
• Totalmente dieléctricas 
• No produce chispas 
La tabla 3.1 permite comparar las características de los diferentes cables 
Tabla 3.1 Comparación de características de los diferentes cables 
Par Trenzado Coaxial banda base Coaxial banda ancha Fibra óptica 
Topologías Anillo. estrella. Bus, árbol y rara vez Bus y árool Anillo y estrella 
soportadas bus y árbol anillo 
Máx. Número de Generalmente / Generalmente hasta Aprox. 25.000 Concurrentemente 2; en 
nodos hasta 255 1024 pruebas experimentales 
hasta 8 
Máx. Alcance 25 Km 10 Km 80 Km 200 Km 
geográfico 
Máx. Distancia 4 Km 10 Km --- ---
entre nodos 
adyacentes 
Tipo de señal Canal sencillo. Canal sencillo, Multicanal, unidireccional. Semi-dúplex o dúplex 
unidireccional. bidireccional, digital, análogo RF. semi-dúplexcompleto 
análogo o semi-dúplex y dúplex completo 
I .::igitéil ¡ 
Máx. Ancho de s: 16 Mbps s: 50 Mbps s: 440 Mhz En monomodo 
banda prácticamente infinito 
Costo BaJo a Bajo Moderado Moderado a alto 
moderado 
Instalación Fácil a Fácil Moderada Difícil 
moderada 
Capacidad De 1 a 100 o De 1 Mbps a más de De 1 Mbps a más de De 10 Mbps a más de 2 
155 Mbps. Es 1 Gbps. 100 Mbps es 1 Gbps. 100 Mbps es más Gbps. 100 Mbps es más 
más común 10 más común común común. 
o 16 Mbps 
Atenuación Alta I Moderada Moderada Baja 
Inmunidad al ruido Poca Moderada Moderada baJa Baja 
y crosstalk 
3.9.4 Radio, microondas y luz infrarroja 
Los datos también se pueden transmitir por ondas de radio, microondas y luz infrarroja. 
Con la utilización de estaciones de microondas y/o satélites de comunicación los datos 
se pueden transmitir por todo el globo terráqueo. Estos sistemas se usan generalmente 
para transmisiones a larga distancia. 
53 
1 
1 
1 
i 
! 
1 
i 
En el área de las redes locales las transmisiones por radio y por infrarrojo están 
tomando auge debido a la flexibilidad que da el no usar cables, sin embargo todavía 
existen algunos problemas que las restringen a pequeñas áreas. 
La tabla 3.2 nos permite comparar las características de los diferentes medios de 
transmisión por difusión. 
Tabla 3.2 Comparación de medios de transmisión difusa 
Medio Rango de Frecuencia Costo Instalación Capacidad Atenua- Inmunidad a 
ción interterencias 
Frecuencia de baja Completa radio Moderado Fácil <1 a 10 Alta Muy baja 
potencia frecuencia. Más común Mbps 
en GHz 
Frecuencia de alta Completa radio Moderado Difícil <1 a 10 Baja Muy baja 
potencia frecuencia. Más común a caro Mbps 
en GHz 
Amplio espectro de Es muy común la banda Moderado Fácil a 2 a 6 Mbps Alta Moderada 
radio de 2.4 GHz moderada 
Microondas Es muy común de 4 a 6 Moderado Difícil <1 a 10 Vana ble Baja 
terrestres GHz o de 21 a 23 GHz a alto Mbps 
Microondas De 11 a 14 GHz es Alto Muy difícil <1 a 10 Variable BaJa 
Satelitales común Mbps 
Infrarrojo punto a 100 GHz a 1000 THz Bajo a .Moderada <1 a 16 Variable Moderada 
punto moderado a difícil Mbps 
Infrarrojo por 100 GHz a 1000 THz Bajo Fácil ~ 1 Mbps Alta Baja 
::~u-:-:,:;- ¡ 
--· -·-·--· 
3.1 O MODULACION 
Básicamente se emplean tres tipos de modulación para la conversión de una señal 
binaria en una forma adecuada para su transmisión en una red telefónica pública 
conmutada (Public Switched Telephone Network PSTN): amplitud, frecuencia y fase. 
Los métodos para modulación son [Halsall]: cambio en amplitud (Amplitude-Shift 
Keying ASK), cambio en frecuencia (Frecuency-Shift Keying FSK) y cambio en fase 
(Phase-Shift Keymg PSK). 
• ASK. Es la modulación más simple y consiste en representar los valores 
binarios por medio de dos amplitudes en la onda portadora (figura 3.13). 
54 
• FSK En esta modulación los valores binarios se representan por dos 
diferentes frecuencias en la onda portadora (figura 3.14 ). 
• PSK. En esta modulación la fase de la onda se mueve para representar los 
valores binarios (figura 3.15). 
o 
i 1 1 o 1 1 1 ! o 
1 
1 
1 
1 
i {\ h /\ 
--
n {\ 
1 1 1 o j 1 1 o 
o 1 . i I 
1 \fUV~VVlTU V UUV 
Figura 313 Modulación ASK Figura 3.14 Modulación FSK 
o 
o ~~--1-----~~---~~~~~----~ 
-1 
1 
l so- 1 80- Ir J 11(]• 
MNVMJ/VVv 
"9Cr 270" 270" ~ 
Figura 3.15 Modulación PSK 
3.11 MULTIPLEXAJE 
Esta técnica se usa para abaratar los costos de transmisión y concentra o multiplexea 
las señales de líneas de baja velocidad para transmitirlas en una sola línea de alta 
velocidad (figura 3.16). 
55 
MODEM 
.... 
m 
:ti 
MULTI-: ~ 
>-------iPLEXOR ,- ~ -- ~~ 
Figura 3.16 Multiplexaje en la transmisión de datos 
Entre las técnicas de multiplexaje se encuentran: 
• Multiplexaje por división en frecuencia (Frecuency Division Multiplexing FDM). 
Utiliza frecuencias separadas para construir múltiples canales dentro de un 
medio de banda. 
• Multiplexaje por división de tiempo (Time Division Multiplexing TDM). Los 
sistemas TDM dividen un solo canal en pequeños espacios de tiempo siempre 
del mismo tamaño 
• \llultipi,-":<aJe esLaciis~:co ,.:ior división de tiempo (Statistical Time Division 
Multiplexing STDM). Los sistemas tradicionales TDM desperdician el ancho de 
banda si los espacios de tiempo no se están usando. STDM resuelve este 
problema proporcionando los espacios de tiempo a los equipos que se 
encuentran activos en una política PEPS (primeras entradas, primeras 
salidas) o basándose en prioridades 
3.12 INTERFASES Y PROTOCOLOS 
No solo es el enlace físico, sino un complejo sistema físico y lógico el que determina 
una segura, confiable y eficiente transmisión de datos sobre un medio físico. Las reglas 
y procedimientos estándar llamados protocolos se han establecido para controlar dicha 
transmisión. Estos están formados por reglas que estructuran los datos en un formato 
56 
que puede contener la dirección del que envía y el que recibe, control de errores, 
recuperación de fallas. etc .. Se debe hacer una distinción entre los enlaces de datos 
físicos y lógicos ya que ambos pueden funcionar sobre poniéndose uno con otro. 
3.12.1 Interfase 
El concepto de interfase se refiere a las conexiones físicas y/o al conjunto de reglas 
que rigen la comunicación entre dos procesos diferentes. También se puede entender 
como una frontera que permite puedan estar física o conceptualmente acoplados. 
3.12.2 Protocolo 
Un protocolo es un conjunto de reglas para la comunicación entre procesos similares. 
Su naturaleza es totalmente conceptual. Los protocolos traducen las realidades físicas 
.:;e ... m e:.,a...:e entre aos equipos en una más útil via ae comunicación entre los equipos. 
También desempeñan un diverso rango de funciones para garantizar una comunicación 
libre de errores. 
3.12.3 Diferencia entre interfase y protocolo 
Existe mucho en común entre una interfase y un protocolo pero la diferencia 
fundamental es que el protocolo es un conjunto de reglas para la comunicación entre 
procesos similares y la interfase se refiere al conjunto de reglas para la comunicación 
entre procesos no similares (figura 3.17). 
57 
ANFITRION 
PROCESADOR 
DE 
USUARIO 
COMUNICACION FISICA 
- - - - - - - - - - - .__A-NF-ITR-10-N~ r INTERFASE 
COMUNICACIONES LOGICAS ~ 
PROCESADOR 
DE ¡ 
USUARIO 
'-----' 
PROTOCOLOS 
Figura 3.17 Interfases y protocolos 
3.12.4 Equipo terminal de datos (Data terminal Equipment DTE)/Equipo 
Terminador de Circuito de datos ( Data Circuit-terminating Equipment DCE) 
DTE y DCE son dos términos genéricos que se utilizan en la especificación de 
protocolos y es necesario hacer una clara distinción entre ellos. Un DTE es un equipo 
que es la fuente transmisora de datos o los recibe a través de un enlace de 
c:::municac:én, este puece s&r reair,,eme un e-1uipo tarminai como computadora, 
terminales de E/S e impresoras, o puede ser equipo empleado para facilitar la conexión 
entre el equipo terminal y el DCE, este es el caso de un procesador delantero (Front-
End Processor FEP) o de un controlador de terminales. Un DCE es un equipo, como un 
módem o un controlador de red que proporciona una interfase entre un DTE y un 
circuito físico de transmisión o red (figura 3.18). 
I l :--~ 
j TERMINAL ~ MODEM ,.....1 -----,,. 
1 . DCE 
DTE 
i 
""'--------1 MODEM ~ TERMINAL ! 
DCE 
DTE 
Figura 3.18 Posiciones del DTE y DCE en un circuito de 
comunicaciones 
58 
3.12.5 Los cinco elementos de un protocolo 
La especificación de un protocolo consiste de cinco partes [Holzmann] y son: 
• El servicio que proporciona el protocolo 
• Las restricciones a cerca del entorno en el que se ejecuta el protocolo 
• El vocabulario de mensajes que se usan para implementar el protocolo 
• El formato de cada mensaje en el vocabulario 
• Las reglas de procedimiento que permiten guardar la consistencia en el 
intercambio de mensajes 
3.12.6 Modelo de referencia de siete niveles 
La OrganizaciónInternacional de Estándares (lntemational Standard Organization ISO) 
ha propuesto un modelo de referencia de siete niveles para normar la interconexión de 
sistemas abiertos (Open System lnterconection OSI). Los niveles se muestran en la 
tao1a J.3 (Jain]. 
3.13 PROTOCOLOS DE NIVELES INFERIORES 
Un m¡nimo de tres protocolos llamados protocolos de nivel físico. de nivel enlace y de 
nivel red se requieren para transmitir datos sin errores desde un DTE [Novell] (figura 
3.19). 
~-1 -~_c_c_E...., zJ RED 
l.~ ) 
NIVEL 
FISICO 
NIVEL 
ENLACE 
'~ 1 
NIVEL RED 
Figura 3.19 Protocolos de niveles inferiores 
59 
Tabla 3.3 Niveles del modelo OSI 
Nivel uno: Físico Este nivel define la interfase física entre los equipos terminaies y el 
equipo de comunicación (módem) y se refiere a la transmisión de 
bits en un canal de comunicación. 
Nivel dos: Enlace Este nivel define los protocolos de línea que se deben usar para las 
de datos transmisiones de datos sin errores en un canal de comunicaciones. 
Nivel tres: Red 
Nivel cuatro: 
Transporte 
Nivel cinco: 
Sesión 
Nivel seis: 
Presentación 
Nivel siete: 
Aplicación 
Para realizar esta función los datos se dividen en tramas. Los 
mensajes de reconocimiento de las tramas son procesados en este 
nivel. 
Este nivel controia la operación de la red, formatea los datos en 
paquetes y establece un esquema de ruteo. 
Este nivel administra el flujo de un mensaje completo. A menudo el 
mensaje es dividido en partes más pequeñas para poderse transmitir 
y garantizar que al recibirse se entrega en su forma original. Este 
nivel separa al nivel superior se sesión de los cambios inevitables en 
el hardware. 
Este nivel es responsable de la conexión lógica entre dos equipos. 
Ambos equipos deben estar en concordancia en las reglas 
específicas para la sesión antes de intercambiar datos. 
Este nivel actúa como una interfase entre los niveles de aplicación y 
de sesión. Su función es aliviar los problemas de incompatibilidad de 
hardware y software en la comunicación entre dos equipos. Los 
servicios que ofrece son compresión de datos, traducción de código, 
encriptamiento, etc .. 
Las funciones de este nivel son dependientes del usuario en 
aspectos como la identificación de usuarios, selección de servicios o 
acceso a redes globales 
3.13.1 Protocolo de nivel físico 
El protocolo de nivel físico es el más primitivo. Gobierna el intercambio de señales entre 
módems remotos, y entre un módem y un DTE. La interfase de nivel físico es de hecho 
una interfase eléctrica (RS-232, V.24 RS-449, RS-442, RS-423. X.20 y X.21 ). 
3.13.2 Protocolos de nivel de enlace 
Los protocolos de nivel de enlace son procedimientos o reglas que se usan para iniciar. 
mantener y terminar el flujo de datos entre dos equipos por medio de un enlace. Estas 
reglas son necesarias para que el flujo de información sea controlado y ordenado. Sus 
funciones son: 
• Estructuración de datos 
60 
• Transparencia de datos 
• Conexión y desconexión 
• Identificación del origen y destino de los datos 
• Control de enlace 
• Recuperación de fallas 
• Control de flujo 
3.13.3 Protocolos de nivel de red 
Los protocolos de red gobiernan el intercambio de información en el momento de 
conectarse con la red. Aseguran que entre el DTE y el punto de acceso a la íed habrá 
un disciplinado intercambio de información. También se les conoce como protocolos de 
acceso a la red. Este tipo de protocolo puede ser síncrono o asíncrono. 
3.14 PROTOCOLOS SÍNCRONOS 
Los protocolos síncronos más comúnmente usados son [Novel!]: 
• Comunicación síncrona binaria (Binary Synchronous Communications BSC). 
No se puede usar en aplicaciones avanzadas. Trabaja en modo semi -
dupiex. Se realiza un reconocimiento para cada bloque o trama. lo cual hace 
que tenga un innecesario sobre proceso. Sus caracteres de control se 
diseñaron para la transmisión específica de códigos como el EBCDIC y el 
ASCII. 
• Control de enlace de datos síncrono (Synchronous Data Link Control SDLC). 
SDLC soporta transmisiones bidireccionales usando técnicas de transmisión 
de datos como el poleo y la selección. Una trama de SDLC se muestra en la 
figura 3.20 
61 
• Control de enlace de datos de alto nivel (High Leve/ Data Link Control HDLC). 
El protocolo HDLC es un estándar internacional que es similar al SDLC. Una 
trama de información de HDLC se muestra en la figura 3.21. El HDLC tiene 
tres formas básicas de operación: 
• Modo normal de respuesta (Normal Response Mode NRM). 
• Modo asíncrono de respuesta (Asynchronous Response Mode ARM). 
• Modo Balanceado Asíncrono (Asynchronous Balanced Mode ABM) 
CAMPO CAMPO 
INFORMACION 
CAMPO 
BANDERA DE DE (OPCIOIIAL) 
VERIFICA- BANDERA 
DIRECCIOtl CONTROL DORDE 
SECUEIICIA 
8 BITS 8 BITS 8 BITS LONGITUD VARIABLE 16 BITS 8 BITS 
Figura 3.20 Formato de la trama del SDLC 
CAMPO CAMPO CAMPO 
BAIIDERA DE DE 
IIIFORMACIOII VERIFICA-
(OPCIONAL) DORDEL BAIIDERA DIRECCIOII COIITROL 
CRC 
... 
d ill~S 3116 BITS .l,16 BITS LOIIGiTUD VAN.JABLE l ~).,;¿ 6HS ·l BITS 
Figura 3.21 Formato de la trama del HDLC 
3.15 SELECCIÓN DE ARQUITECTURA 
Una vez que se han determinado las restricciones básicas de la demanda como la 
ubicación geográfica y la capacidad aproximada de los canales, es posible seleccionar 
una arquitectura apropiada para la red [Novel!]. En la figura 3.22 se puede observar que 
existen muchas formas de alcanzar el mismo objetivo, por lo que la decisión final debe 
estar apoyada en la consideración de ios siguientes factores: 
• ¿La arquitectura puede cumplir con las restricciones de demanda actuales y 
futuras? 
• Los estándares que se están considerando ¿son estables? 
62 
• ¿El proveedor de equipo está de acuerdo con la arquitectura? 
• ¿Cuál es el nivel general de soporte para la arquitectura en el entorno de los 
servicios de información? 
flrea amplia 
·;;¡ 2 KM 
.Urea Loc~I 
< 2 Km 
Conexién 
Directa 
0-100m 
Conmutac,á, de paquetes Redes 
X.28 X.25 
Modems V.21 V.23 \/.27 
V.26 V.32 
RS232 1 1 
·1 Kbps 10 Kbps 
Satélite 
Frame Relay 
ATM 
ISDN 11 Microondas 
RS449 
Local Talk 
(PDpletalk) 
RSS30 
T1 
100 Kbps 1 Mbps 
Capacidad 
T2 T3 T4 
Fibra épti ca 
Multimodo 
Ethernet 
302.3 
Token Ring 
802.S 
10 Mbps 
Fast 
Ethernet 
100 Mbps 
Mono modo 
1 Gbps 
63 
4. REDES DE CÓMPUTO 
Una red de comunicación consiste de dos o más nodos que están conectados por 
medio de alguna estructura de comunicaciones e interactúan uno con otro para 
intercambiar información. Un nodo puede contener en sí mismo equipo de cómputo y 
comunicaciones. 
4.1 COMPONENTES BÁSICOS DE UNA RED 
Cualquier red se compone de nodos y enlaces. Mientras la red proporciona servicios a 
los usuarios, los nodos proporcionan las funciones necesarias al sistema y los enlaces 
proveen la comunicación entre los nodos (figura 4.1) 
NODOS DE USUARIO NODOS DE USUARIO 
Figura 4.1 Componentes básicos de una red 64 
4.2 CLASIFICACIÓN DE REDES 
Las redes de cómputo se pueden clasificar de acuerdo a las áreas que sirven como las 
redes de área local (Local Area Network LAN), redes de área metropolitana 
(Metropolitan Area Network MAN) y redes de cobertura amplia (Wide Area Network 
WAN) (figura 4.2). También se pueden clasificar por las funciones o servicios que 
proporcionan como las redes conmutadas y no conmutadas. 
. u ~ _t .. -·3j·: __ .. ··---- . --··-·· b . 
LAN MAN 
WA~ 
Figura 4.2 Diferentes tipos de redes 
4.2.1 Redes de área local 
Una red de área local (LAN), se refiere a una combinación de equipo de cómputo y 
medios de transmisión que generalmente abarca áreas pequeñas. El tamaño de !as 
LAN's normalmente no excede de las decenas de kilómetros y tiende a utilizar un solo 
tipo de medio de transmisión. Además, una LAN puede quedar contenida dentro de un 
edificio o un campus. 
65 
4.2.2 Redes de área metropolitana 
Una red de área metropolitana (MAN). es una red que es más grande que una LAN. Se 
le denomina